聚集诱导发光Cu（I）络合物的光动力增强广谱抗菌研究

　　第一作者：左忠祥，潘鑫鑫
　　通讯作者：袁勋
　　通讯单位：青岛科技大学
　　研究速览：
　　近期，青岛科技大学袁勋教授团队受邀在DaltonTrans。上发表了聚集诱导发光特征的Cu（I）络合物的光动力增强的广谱抗菌应用的研究工作。该文报道了聚集诱导发光（AIE）机制发光的聚乙二醇（PEG）高分子限域的Cu（I）pMBA络合物聚集体（PCuA）的设计。得益于Cu（I）pMBA络合物的AIE特性和Cu物种固有的抗菌性能，所开发的PCuA对细菌表现出光动力增强的广谱抗菌活性，该工作为新型抗菌剂的设计提供了研究范例。
　　要点分析：
　　要点一：利用溶剂诱导聚集策略，作者发现Cu（I）pMBA络合物具有AIE特性。在溶剂（乙醇、DMF、丙酮、甲醇、丙三醇）诱导的作用下，Cu（I）pMBA络合物聚集度提升。Cu（I）pMBA络合物的高度聚集限制了配体的自由运动，增强了Cu（I）Cu（I）相互作用，使Cu（I）pMBA络合物聚集体具有强烈的红色荧光（图1）。
　　要点二：创新性地开发了高分子限域策略，成功制备了在水相环境中稳定存在的Cu（I）pMBA络合物聚集体（PCuA），摆脱了Cu（I）pMBA络合物AIE对溶剂的依赖，为Cu（I）pMBA络合物的光动力抗菌应用奠定了基础。开发的高分子限域策略被证实是一种普适的制备稳定聚集态的Cu（I）络合物的有效手段（PEG、聚乙烯醇、壳聚糖等高分子都能够有效限域Cu（I）络合物，实现AIE）。
　　要点三：基于Cu（I）物种固有的抗菌活性和光动力产生的ROS，PCuA表现出了光动力增强的广谱抗菌活性。另外，PCuA对L929细胞具有低的细胞毒性。该工作成功将金属络合物的AIE现象应用到光动力广谱抗菌领域中，为新型抗菌剂的设计提供了范例。
　　图文导读
　　图1。（a）Cu（I）pMBA络合物溶液在pH9。0时的UVvis吸收（黑色曲线）和PL发射（红色曲线）光谱。（b）ESIMS和〔Cun（pMBAH）n1〕低聚物（n4，5）的结构图（插图）。（c）溶剂诱导的AIE示意图和Cu（I）pMBA复合物溶液在pH3。0的乙醇水与不同的甲醇的混合溶剂中在紫外光照射下的照片。（d）Cu（I）pMBA配合物溶液在不同甲醇混合溶剂中的PL发射光谱（ex365nm）。
　　图2。（a）具有AIE特征的PCuA形成的示意图。（b）PCuA（红色曲线）和不含PEG的Cu（I）pMBA络合物（黑色曲线）在水中的PL发射光谱（ex365nm）。（c）PCuA的PL衰减曲线（黑色曲线）与拟合曲线（红色曲线）。
　　图3。（a）PCuA（〔Cu〕0。4mM）在不同条件下60min对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性大肠杆菌和耐药菌MRSA的抗菌活性。（b）不同条件下PCuA抗菌过程中ROS产率。
　　图4。PCuA对L929细胞的细胞毒性。（a）用不同浓度的PCuA（绿色）和CuSO4（红色）处理12h后，MTT法评估细胞活力。（b）PCuA（〔Cu〕0。4mM）处理12h后，用乙酰甲氧基钙黄素衍生物染色的活细胞（绿色）和用乙二聚体1染色的非活细胞（红色）的PL显微镜图像。
　　结论
　　本研究成功地制备了AIE特征的PCuA，用于增强光动力抗菌应用。该策略的关键是使用体积庞大的PEG聚合物分子将Cu（I）pMBA复合物限制在水中稳定并且高度聚集的状态，这也被证明是通用的，因为其他大分子也可以用于形成AIE特征的金属纳米材料。利用AIE和Cu的固有抗菌活性，所开发的水溶性PCuA对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及耐多药细菌（99）具有优异的光动力抗菌性能。抗菌机制研究表明，包括1O2、O2和H2O2在内的活性氧在光动力杀灭细菌。这项研究的有趣之处在于，它不仅为AIE特征的水溶性金属配合物的合成提供了一个范例，而且还为新型光动力抗菌剂的设计提供了参考。
　　全文链接：https：doi。org10。1039x0xx00000x
　　参考文献：ZhongxiangZuo，XinxinPan，GeYang，YueminZhang，XingwenLiu，JinrunZha，andXunYuan。Cu（I）complexeswithaggregationinducedemissionforenhancedphotodynamicantibacterialapplication。DaltonTrans。2023，52，29422947。
　　作者及团队介绍：
　　袁勋教授，20022009年就读于山东理工大学，获学士和硕士学位；2014年博士毕业于新加坡国立大学；20142017年以博士后及研究科学家身份就职于新加坡科技局；2017年8月入职青岛科技大学材料学院，任教授，博士生导师。研究兴趣集中于超小金属纳米团簇（论文a80余篇，论文被引7900余次，h因子42；获得中石化联合会科技进步三等奖1项；主持国家自然科学基金面上项目、泰山学者专项、山东省优秀青年基金等多项课题。